Изучение классических шифров

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

«ЛЭТИ» ИМ. В.И. УЛЬЯНОВА (ЛЕНИНА)

Кафедра информационной безопасности

ОТЧЕТ

по лабораторной работе №1-2-3

по дисциплине «Криптография и защита информации»

Тема: Изучение классических шифров

Санкт-Петербург

2023

Цель работы.

        Исследовать шифры Цезаря (Caesar) двойной перестановки (Permutation/Transposition), Хилла (Hill) и получить  практические навыки работы с ними, в том числе с использованием приложений CrypTool 1 и 2.

Основные теоретические положения.

Шифр Цезаря (Caesar).

Шифр Цезаря – один из древнейших шифров. Шифр назван в честь римского императора Гая Юлия Цезаря, использовавшего его для секретной переписки. Шифрование основано на использовании таблицы замен: в одну строку таблицы записываются буквы алфавита, а в другую – тот же алфавит, но сдвинутый влево на выбранное значение смещения. Символ, находящийся под символом исходного алфавита, – это заменяющий символ в шифротексте.

Шифр двойной перестановки (Permutation/Transposition).

В основе шифра лежит перестановка матричного представления открытого текста. Перестановки можно выполнять по строкам или по столбцам, а также обоими способами.

        Шифр Хилла (Hill).

Шифр Хилла основан на матричном преобразовании текста. Перед шифрованием необходимо каждому символу алфавита следует сопоставить код равный порядковому номеру символа в алфавите. Затем коды символов открытого текста записываются в матрицу и создаётся шифрующая матрица. Для шифрования матрица открытого текста умножается на шифрующую матрицу и вычисляется остаток от деления значения элементов матрицы-произведения на число символов выбранного алфавита. Для расшифровки необходимо шифротекст умножить на матрицу, которая является мультипликативной инверсией по отношению к шифрующей для выбранного алфавита.

Постановка задачи.

        Для каждого шифра (Цезаря, двойной перестановки, Хилла)  необходимо:

• разработать схему процесса зашифрования и расшифрования текстового сообщения;
• описать основные характеристики шифра: способ обработки символов сообщения (блочность), виды используемых операций над символами, определение ключа шифра в исследуемой реализации;
• предоставить математический вывод оценки асимптотической сложности атаки "грубой силы";
• выполнить атаку на шифровку, описать выполнение.

Выполнение работы.

        Шифр Цезаря (Caesar).

        Зашифруем текст «maksimov» со смещением, равным 3. Для этого построим таблицу, в одну строку которой записываются буквы алфавита, а в другую – тот же алфавит, но сдвинутый влево на выбранное значение смещения.

Таблица 1 — Шифр Цезаря, схема процесса шифрования

        В результате получим шифротекст «pdnvlpry».